Steni 2. b eff. Øvre flens Steg h H Nedre flens

Transkript

1 FiReCo AS Dimensjonerings-diagram for BEET vegg Lastberegninger basert på NBI tester. Jørn Lilleborge Testdokument 1998

2 FiReCo AS 714-N-1 Side: 2 av 17 Innhold 1. DIMENSJONERINGSDIAGRAM FOR BEET VEGG VEGG MED SØYLEFORSTERKNING... 5

3 FiReCo AS 714-N-1 Side: 3 av DIMENSJONERINGSDIAGRAM FOR BEET VEGG Diagrammene baserer seg på knekking og maksimum tillatt spenning, dvs. P < P Euler, og sig maks < sig tillatt. Forutsetning for benyttelse av diagrammene er at lastene (fra takstol eller bjelke) føres inn i veggen rett over kantlistene (skjøtene) på elementene. På denne måten blir bøyekapasiteten for veggen under takstolen tilsvarende kapasiteten på et helt element, idet halvparten av hvert naboelement aktiveres ref. Figur 1. Figur 1 Aktiv part for beregning av EI og lastvirkning Som en ser av Figur 1 over, vil en vertikal last som landes i skjøten på hvert element (c/c 12 mm) aktivere en halvpart av hvert tilgrensende elementbredde. På denne måten blir summen av bidragene lik en full elementbredde (maksimum kapasitet). Selv om takkonstruksjonen har større takstol eller bjelkeavstand enn c/c 12 mm, så skal vertikal lastkapasitet bestemmes i hht. de presenterte diagrammene for styrken pr. element, og lasten skal alltid landes på kantlistene i skjøten mellom to naboelement. NB! Hulldekkelement eller takstoler med c/c 6 må behandles særskilt. Dimensjoneringsdiagrammet tar hensyn til effektiv flens på panelene i BEET elementet som funksjon av veggens høyde. Den effektive flensen benyttes for beregning av EI, knekklast og respons for vindlast mm. Det er lagt inn en forhåndskrumning av elementet på,1% av elementets lengde, hvilket er synonymt med verdier for stålpillarer. Dette antas å være noe konservativt, siden kantprofilene vil være ekstremt rette p.g.a. aktuell produksjonsmetode. Forhåndskrumningen forårsaker et bøyemoment på veggen som tillegg til ren kompresjon pga. vertikallasten. Dette reduserer den totale lastkapasiteten til elementet sett i forhold til en helt rett vegg. Utbøyningen av veggen som forårsakes av dette bøyemomentet vil skape et tilleggsmoment som ytterligere redusererlastkapasiteten. Vindlasten forårsaker også utbøyning med tilsvarende virkning som forhåndskrumningen beskrevet ovenfor. Igjen vil økende vindlast ta av veggens bøyekapasitet og den resulterende utbøyningen gir ytterligere et tilleggsmoment som forårsakes av aksiallasten (Kompresjon fra nyttelast, snølast etc.). Ved forskjellige vindlaster fås dermed forskjellige kapasiteter mht. vertikallast på veggen, som funksjon av høyden på veggen. For høye vegger vil utbøyningen p.g.a. vindlasten

4 FiReCo AS 714-N-1 Side: 4 av 17 øke kraftig, slik at vindlasten har stor innflytelse på resulterende lastkapasitet, mens på korte vegger vil lastkapasiteten i større grad bli bestemt av maksimal trykkspenning (jevnt fordelt over tverrsnittet). I diagrammene som presenteres herunder er det også lagt inn stiplede linjer som viser maksimal langtidslast (trykkapasitet) for materialene i veggen. Denne begrensningen gjelder for vertikalbelastninger i hht. NS 3479 i bruddgrensetilstand. I tillegg er også Euler lasten plottet som funksjon av veggens høyde. Vi kan si at disse stiplede linjene er grenseverdier for belastning på veggelementene. (Også Euler lasten er angitt i diagrammet med en sikkerhetsfaktor på 1,25 mot knekking (material sikkerhetsfaktor)) Kurvene i diagrammene viser beregnet kapasitet i hht ovenstående dividert med en sikkerhetsfaktor for utnyttelse av materialene på 1,25 for kompresjon og knekking. Laster for bygget som benyttes for input i diagrammene skal være laster i bruddgrensetilstanden i hht. NS Kurvene er i utgangspunktet etablert for BEET 1 og BEET 2 veggen med kontinuerlige elementer over hele vegghøyden. Kapasiteten blir imidlertid påvirket dersom veggen bygges med skjøting av elementer over høyden. Standard høyde (maksimum) på elementene er 3,5 meter. Pga. den måten elementene skjøtes på, med omlegg på,5 meter på kantlistene vil veggen opprettholde sin stivhet, mens bøyekapasitetene halveres. Reduksjonen av bøyekapasiteten er konservativ, dvs. basert på worst case med skjøten midt på veggen der bøyemomentet er størst. I diagrammet for element med skjøt, er også forhåndsutbøyningen øket, tilsvarende maksimum ugunstig slark i skjøten (not og fjær koblingen mellom kantlistene) i tillegg til forhåndskrumningen av elementene. Dette øker det initielle bøyemomentet og reduserer dermed vertikallastkapasiteten. Det er mulig å produsere fulle vegglengder uten skjøter, og dette er kun nødvendig for elementene på hver side av takstolen eller bjelken for at diagrammet for elementer uten skjøt skal gjelde. Alle elementer som ikke berøres av takstoler, kan skjøtes på vanlig måte. NB! Last fra takstoler og takbjelker skal alltid innføres direkte mot vertikale kantlister, dvs. sentrert over skjøten mellom 2 elementer.

5 FiReCo AS 714-N-1 Side: 5 av VEGG MED SØYLEFORSTERKNING Det er også laget diagrammer for BEET 1 og 2 vegger med søyleforsterkning. Dette påvirker i stor grad bøyestivheten (EI), og dermed også knekkapasitet og vindlastkapasitet for veggen. Også for vegger med søyleforsterkning vil motstandsmomentet svekkes dersom veggen er skjøtet over lengden. Det er benyttet samme kapasitetsbetraktning og reduksjonsfaktor som for vegg uten søyle, (Samme stivhet, men halvert bøyemotstand) som er en konservativ tilnærmelse. Steni 1 Steni 2 b eff Kantlist (2 stk) Øvre flens Steg h H Nedre flens B Figur 2 Prinsippskisse, tverrsnitt av BEET vegg med søyleforsterkning Søylen må boltes godt mot veggen, der bolten skal gå gjennom søylen og inn i begge kantlistene med maksimum,5 meters avstand (maks. boltavstand gjelder bolter i vekslende kantlist). Oppbygging av stiveren for vegg med søyleforsterkning For BEET 1 vegg: Øvre flens; ingen / Steg; 6 mm Steni plate (kledningsplate) på hver side / Trekjerne; 4 x 4 eller 2 stk. spikerlimt 2 x 4 / Nedre flens; 1 stk. kantlist 15 x 1 mm. Oppbygging av stiveren for vegg med søyleforsterkning For BEET 2 vegg: Øvre flens; ingen / Steg; 6 mm Steni plate (kledningsplate) på hver side / Trekjerne; 4 x 8 eller 2 stk. spikerlimt 2 x 8 / Nedre flens; 2 stk. kantlister 15 x 1 mm. NB! Trekjernen i søylen er dimensjonerende, med fasthetsegenskaper i hht NS 347. Den høyeste vindlasten i diagrammene (3,2 kn/m 2 ) krever en tilleggsavstiving midt i elementet, for å redusere bøyespenningen lokalt på tvers av kledningsplatene. Denne tilleggsstiveren kan f.eks. være av 48x98 mm trevirke i en BEET 1 vegg, noe som også vil være en løsning som er tilstrekkelig for å benytte de aktuelle diagrammene for takstollaster ved c/c 6 eller hulldekkelementer. Ved c/c 6, vil da diagrammet gi korrekt kapasitet for et element, der vertikallasten er gitt i bruddgrensetilstanden ved last fra 2 takstoler. Den høyeste anbefalte vindlast i bruddgrensetilstanden uten tilleggsforsterkning eller avstøtting av kledningsplaten er generelt 2,4 kn/m 2. Denne grenselasten er basert på materialparametre for kledningsplaten testet på prøvestaver skåret fra platen. Testing av hele elementer utsatt for vakuum på en side hos NBI, dokumenterer at platestyrken er minimum like god som dette.

6 FiReCo AS 714-N-1 Side: 6 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (uten vind) Figur 3 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg uten skjøter

7 FiReCo AS 714-N-1 Side: 7 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element H > 4 m , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Figur 4 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg uten skjøter, H > 4 meter

8 FiReCo AS 714-N-1 Side: 8 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element med skjøt H > 4 m , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Figur 5 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg med skjøter, H > 4 meter

9 FiReCo AS 714-N-1 Side: 9 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element med stiver (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 6 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg med søyle

10 FiReCo AS 714-N-1 Side: 1 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element med stiver, H > 4 meter (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 7 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg med søyle, H > 4 meter

11 FiReCo AS 714-N-1 Side: 11 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 1 element m/ stiver + skjøt, H > 4 m (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 8 Dimensjoneringsdiagram for BEET 1 vegg med søyle + skjøt, H > 4 meter

12 FiReCo AS 714-N-1 Side: 12 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (uten vind) Figur 9 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg uten skjøter

13 FiReCo AS 714-N-1 Side: 13 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element H > 4 m , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (uten vind) Figur 1 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg uten skjøter, H > 4 meter

14 FiReCo AS 714-N-1 Side: 14 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element med skjøt H > 4 m , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (uten vind) Figur 11 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg med skjøter, H > 4 meter

15 FiReCo AS 714-N-1 Side: 15 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element med stiver (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 12 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg med søyle

16 FiReCo AS 714-N-1 Side: 16 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element med stiver, H > 4 meter (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 13 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg med søyle, H > 4 meter

17 FiReCo AS 714-N-1 Side: 17 av 17 Korttidslast bruddgrensetilstand BEET 2 element m/ stiver + skjøt, H > 4 m (Horisontal stiplet linje er designgrense for langtids vertikallast) , 4,5 5, 5,5 6, 6,5 7, 7,5 8, 8,5 9, 9,5 1, [,8 kn/m2] [ kn/m2] Knekklast Langtidslast (glassfiber) Langtidslast (trekjerne) Figur 14 Dimensjoneringsdiagram for BEET 2 vegg med søyle + skjøt, H > 4 meter